W reaktorze o pojemności 1,0 - Zadanie 531.2: NOWA Teraz matura. Chemia. Zbiór zadań maturalnych. Cześć 1

Rozwiązanie

Równanie reakcji: $CO X_{2} (g) + H X_{2} (g) CO (g) + H X_{2} O (g)$

Wyrażenie na stałą równowagi: $K = \frac{[ CO ] [ H X _{2} O ]}{[ CO X _{2} ] [ H X _{2} ]} = 1$

Stwórzmy tabelę zawierającą stężenia początkowe, zmianę stężeń oraz stężenia w stanie równowagi reagentów:

Substancja	$C_{p ocz .}$	$Δ C$	$C_{r \overset{o}{ˊ} w .}$
CO₂	a	-x	a-x
H₂	b	-x	b-x
CO	0	+x	x
H₂O	0	+x	x

Cpocz. - stężenie molowe substancji przed rozpoczęciem reakcji (gdy w zadaniu nie podano objętości naczynia reakcyjnego, to przyjmując że jest ona równa 1 dm³ liczba moli reagenta jest równa jego stężeniu molowemu); w większości przypadków stężenie początkowe substratów wynosi 0

ΔC - zmiana stężenia molowego substancji w związku z zachodzeniem reakcji i osiągnięciem stanu równowagi (-x dla substratów, +x dla produktów; liczba stojąca przy x jest taka sama co współczynnik stechiometryczny występujący w równaniu reakcji przy danej substancji)

Crów. - stężenie substancji w stanie równowagi, jest sumą Cpocz. i ΔC

Zgodnie z informacją wstępną sumaryczna liczba moli CO₂ i H₂ przed rozpoczęciem reakcji była równa 10 mol, a do momentu ustalenia stanu równowagi przereagowało 60% wodoru, możemy zatem zapisać następujące równania:

$a + b = 10$
$b = 10 - a$

$a - x = 0, 4 a$
$0, 6 a = x$

Stężenia równowagowe reagentów będą zatem wynosić:

$[CO X_{2}] = 0, 4 a$

$[H X_{2}] = b - x = 10 - a - 0, 6 a = 10 - 1, 6 a$

$[CO] = 0, 6 a$

$[H X_{2} O] = 0, 6 a$

Powyższe stężenia wstawmy do wyrażenia na K:

$\frac{0 , 6 a \cdot 0 , 6 a}{0 , 4 a \cdot ( 10 - 1 , 6 a )} = 1$

$0, 36 a^{2} = 4 a - 0, 64 a^{2}$

$1 a^{2} - 4 a = 0$

$a (1 a - 4) = 0$

$a = 0 \lor a = 4$

Spośród powyższych rozwiązań tylko jedno ma sens fizyczny, zatem:

$a = 4 \frac{mol}{d m ^{3}}$

$b = 10 - a$
$b = 10 - 4 = 6 \frac{mol}{d m ^{3}}$

Stężenia początkowe tlenku węgla(IV) i wodoru były równe:

$C_{p ocz . CO X_{2}} = 4 \frac{mol}{d m ^{3}}$

$C_{p ocz . H X_{2}} = 6 \frac{mol}{d m ^{3}}$

Ponieważ objętość reaktora była równa 1 dm³ liczby moli CO₂ i H₂ są równe:

$n_{p ocz . CO X_{2}} = 4 mol$

$n_{p ocz . H X_{2}} = 6 mol$

Wyjaśnienie:

Piotr Kuczyński

Nauczyciel chemii

Tutaj pojawi się lista Twoich książek

Zaloguj się i zacznij tworzyć ją już teraz.